2.2 Компенсація реактивної потужності (застосування ткрп)

Реактивна енергія (потужність) потрібна для створення електромагнітних полів у різних видах електротехнічного устаткування.

Основними споживачами реактивної потужності є асинхронні двигуни (65%) і трансформатори (20 %).

Основними джерелами реактивної потужності є генератори електричних станцій, синхронні компенсатори, синхронні двигуни, батареї статичних конденсаторів, які керуються тиристорами (ТКРП).

Надмірне споживання реактивної енергії з системи призводить до значних втрат через необхідність збільшення потужності трансформаторів підстанцій та площі перерізу провідників живлення. Таким чином необхідно її генерувати якомога ближче до споживача. Для цехової підстанції приймається комплектна конденсаторна компенсаційна установка (ККУ) як найрозповсюдженіше джерело реактивної потужності. Але обладнання на компенсацію потребує витрат на придбання й експлуатацію. Тому остаточне рішення про встановлення такого обладнання приймається після техніко-економічного обґрунтування.

2.2.1 Знаходимо реактивну потужність, яку потрібно компенсувати

, (2.18)

де Q_е – межа значення потужності, що виділяється цеху в період максимуму активної потужності;

tg – тангенс оптимального кута, який відповідає величині Q_e. Для системи "Дніпроенерго tg = 0,2.

. (2.19)

2.2.2 З довідника [22, 34] вибирається одна або дві ККУ, щоб забезпечити Q_ку ≥ Q_{ку ном}.

2.2.3 Виконуємо техніко-економічне обґрунтування застосування ККУ.

Визначається вартість втрат активної енергії на компенсацію, грн.

, (2.20)

де ∆Р_к – питомі втрати на компенсацію;

Т – річне число годин роботи, залежить від кількості та тривалості змін;

В₀ – тариф на електроенергію.

Амортизаційні відрахування, грн.

, (2.21)

де φ – відсоток відрахувань;

k – капітальні витрати на ККУ.

Повні річні витрати, грн.

. (2.22)

Річна економія за рахунок зниження втрат активної енергії при зменшенні споживання реактивної потужності, грн.

, (2.23)

де k_вв – коефіцієнт використання втрат; для проектованої системи (0,02 ... 0,2). Приймається k_вв = 0,13.

Застосування тиристорного компенсатора реактивної потужності (ТКРП) дозволяє регулювати виробництво реактивної потужності, запобігаючи її перекомпенсації. Це досягається шляхом автоматичного підключення та відключення частини компенсаційної конденсаторної установки.

Висновок. Якщо річна економія перевищує повні річні витрати (Е_ре > В_ку), то використання компенсувального обладнання доцільно.

2.3 Вибір кількості та потужності силових трансформаторів на підстанції

На підстанції встановлюється не більше двох трансформаторів. Третій може бути встановлений тільки на підставі техніко-економічного обґрунтування. Кількість трансформаторів залежить від категорії надійності об'єкта. Робота трансформаторів повинна бути роздільною. Потужність вибирається в залежності від коефіцієнта завантаження, який залежить від категорії надійності. В усіх випадках приймаються комплектні трансформаторні підстанції (КТП). Остаточний висновок робиться на основі техніко-економічного порівняння не менше 2-х варіантів. Трансформатори перевіряються на перевантаження при максимальному й аварійному навантаженні.

2.3.1 Техніко-економічний розрахунок

Для його виконання намічаються два технічно обґрунтовані варіанти підстанцій – з двома і з одним трансформатором. Таким чином, щоб коефіцієнти завантаження були не більше 0,7 – для першої категорії надійності, не більше 0,8 – для другої і не більше 0,93 – для третьої категорії. В таблицю 2.2 заносяться технічні дані трансформаторів: втрати холостого ходу(∆Р_хх), короткого замикання (∆Р_кз), струм холостого ходу(І_хх%), напруга короткого замикання (U_кз%), а також повна вартість КТП.

Розрахункова потужність цеху, кВА

. (2.24)

Приймаються два варіанти КТП, які задовольняють вимогам категорії надійності.

Коефіцієнт завантаження (заноситься в таблицю 2.2).

, (2.25)

де ΣS_т.ном – сумарна потужність трансформаторів підстанції.

Таблиця 2.2 – Дані розрахунків

№ з/п	Найменування	Позначення	Од. вимірювання	1 варіант	2 варіант
1	Розрахункова потужність	Sрозр	кВА
2	Максимальна потужність	Sмакс	кВА
3	Кількість трансформаторів	пт	шт.	1	2
4	Потужність одного трансформатора КТП	Sт.ном	кВА
5	Коефіцієнт завантаження	kз	в.о.
6	Коефіцієнт перевантаження при максимальній потужності	kп	в.о.
7	Коефіцієнт перевантаження аварійний	kп.ав	в.о.	–
8	Повна вартість КТП	К	грн.
9	Втрати х.х.	∆Рхх	кВт
10	Втрати к.з.	∆Ркз	кВт
11	Струм х.х.	Iхх %	%
12	Напруга к.з.	Uкз%	%
13	Річне число годин роботи	Т	год.
14	Норма амортизаційних відрахувань	φ%	%
15	Повні зведені витрати трансформатора		кВт
16	Втрати електроенергії за рік	∆Wр	кВт∙год.
17	Вартість втрат електроенергії за рік	Вв	грн.
18	Амортизаційні відрахування	Са	грн.
19	Повні річні витрати	В	грн.

Зведені втрати холостого ходу в трансформаторі першого варіанту, кВт

. (2.26)

Зведені втрати короткого замикання, кВт

. (2.27)

Повні зведені втрати, кВт

, (2.28)

де n_т – кількість трансформаторів у КТП.

Втрати електроенергії за рік, кВт∙год.

. (2.29)

Вартість втрат електроенергії, грн.

, (2.30)

де С₀ – тариф на електроенергію.

Амортизаційні відрахування, грн.

С_а = К∙φ%/100%, (2.31)

де φ% – відсоток відрахувань;

К – капітальні витрати по варіанту.

Повні річні витрати, грн.

В = В_в + С_а + 0,15∙К. (2.32)

2.3.2 Перевірка на перевантаження

Максимальна потужність, кВА

. (2.33)

Коефіцієнт перевантаження при максимальній потужності

<1,4. (2.34)

При виході з ладу одного трансформатора в роботі залишається інший, тоді коефіцієнт перевантаження аварійний дорівнює

<1,4. (2.35)

Результати розрахунків заносяться в таблицю 2.2, аналізуються і приймається найекономічніший варіант.

Висновок: У результаті техніко-економічного розрахунку приймається КТП _____, тому що повні річні витрати цього варіанту менші, ніж другого.